DSTTP AG 3 Saisonale Wärmespeicherung Dipl.-Ing. Dirk Mangold / n.n., 70569 Stuttgart Tel 0711 673 2000 0; Fax 0711 673 2000 99 mangold@solites.de,
Heißwasser-Wärmespeicher in München, 5 700 m³, 2006
Draufsicht auf den Erdsonden-Wärmespeicher für Crailsheim 15 m
Bau des Kies/Wasser-Wärmespeichers in Eggenstein 2007
Bau des Kies/Wasser-Wärmespeichers in Eggenstein 2007
Bau des Kies/Wasser-Wärmespeichers in Eggenstein 2007
Schnitt durch den Erdsonden-Wärmespeicher für Crailsheim Gras Erdreich Drainage Schaumglasschotter Dichtbahn 5m Grundwasser führende Schicht Schutzverrohrung Bentonit ohne Graphitzusatz Muschelkalk Doppel-U-Rohr -Erdsonde 50m Befüllrohr Bentonit mit Graphitzusatz
Solar City Neckarsulm-Amorbach (5.500 m², ca. 3,9 MW)
Crailsheim: 3.500 m² Kollektorfläche auf Lärmschutzwall
Forschungsbereiche solarer Nahwärmesysteme mit saisonalem Wärmespeicher Politischer Wille Betreiber Projektpartner Kunden Abstimmung Wärmedämmung und Effizienztechniken Große Kollektorflächen Architektonische Integration Heizzentrale: solare Einbindung, Regelung hocheffiziente Wärmepumpe Niedertemperatur- Hausverteilung Niedertemperatur-Nahwärmenetz und Solarnetz Niedertemperatur- Hausübergabe Saisonaler Wärmespeicher Realisierung einer Forschungsvorhabens in der Praxis
Langzeit-Wärmespeicher Heißwasser-Wärmespeicher (60 bis 80 kwh/m³) Erdbecken-Wärmespeicher (60 bis 80 kwh/m³) Erdsonden-Wärmespeicher (15 bis 30 kwh/m³) Aquifer-Wärmespeicher (30 bis 40 kwh/m³)
Oder im Einfamilienhaus? Solarer Städtebau
Solarer Städtebau Ultrahaus in Rottweil und Berlin (15 bis 20 m³-speicher, um 1995)
EFH mit saisonalem Solarer Wärmespeicher Städtebauin Österreich (1997)
Investitionskosten von Langzeit-Wärmespeichern Investitionskosten je m³ Wasseräquivalent [ /m³] 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 Ilmenau Rottweil (HW-GfK) Crailsheim (HW) Steinfurt Kettmannhausen (HW-GfK) Hamburg Bielefeld Eggenstein Chemnitz Neckarsulm (1. Ausbau) Hannover (HW-HLB) München Rostock Friedrichshafen (HW) Crailsheim gebaut Studie Heißwasser (HW) Kies-Wasser (KW) Erdwärmesonden Aquifer Geldwertkorrektur Berlin- Biesdorf 0 100 1,000 10,000 100,000 Speichervolumen in m³ Wasseräquivalent [m³]
Vergleich von Primärenergieverbrauch und Kosten r Wärmeversorgungssysteme von Wohnbauten Primärenergieverbrauch Passivhaus 1) Solare Nahwärme mit saisonalem Wärmespeicher (50 % Deckungsanteil) Geothermie (Erdwärmesonden und Wärmepumpe, COP 3,0) Heizwärme (Gas- Brennwert) 15 kwh/m²a 30 kwh/m²a (50 % von 60 kwh/m²a) 0 kwh/m²a Warmwasser (Gas- Brennwert) 25 kwh/m²a (EN-Wert) 12 kwh/m²a (50 % von 25 kwh/m²a) 0 kwh/m²a Strom (deutscher Kraftwerksmix) 70 kwh/m²a 58 kwh/m²a 140 kwh/m²a Gesamt: 110 kwh/m²a 100 kwh/m²a 140 kwh/m²a Mehrkosten EFH 8 bis 10 % ca. 5 bis 7 % (aber Effizienzfrage) ca. 10 % 2) Mehrkosten MFH 3 bis 7 % 3 bis 5 % Platzknappheit für Sonden (Quelle: 1) Passivhausinstitut, Darmstadt 2) Förderprogramm Baden-Württemberg)
Kostendaten zur Geothermie HH,FN: Fehler Bis Rostock Neu: zwei Linien Cr und M, beide z.z. WP
Roadmap Solarthermie 2020 (BMU) Anteil im Jahr install. Fläche f. Anwendung an gesamt install. Fläche 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Warmwasser (EFH/ZFH) Kombianlage (EFH/ZFH) Warmwasser (groß) Kombianlage (groß) oder Wärmenetz Wärmenetz mit Saisonspeicher 0% 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Jahr 2010 2015 2020 Prognos AG, Wuppertal Institut, IER Uni Stuttgart, ITT DLR Stuttgart etc. : Große Wärmespeicher werden zur Solar- und Abwärmespeicherung notwendig!
Roadmap Solarthermie 2020 (BMU) Kosten der durch Solarwärme eingesparten Endenergie ( /kwh) 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 5 % ansteigender solarer Deckungsanteil am Gesamtwärmebedarf 50 % Wärmenetz mit Saisonspeicher Kombianlage (EFH/ZFH) Warmwasser (EFH/ZFH) Kombianlage (groß) oder Wärmenetz Warmwasser (groß) mit WP mit oder ohne WP 0,00 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 Jahr
Solarthermie2000plus Arbeitskreis Langzeit-Wärmespeicher seit 1995 Realisierung von Forschungsprojekten in der Praxis F+E-Bedarf vorhanden und bekannt 2020: 10 Cent/kWh 2007: 20-24 Cent/kWh 1996: ca. 40 Cent/kWh Ziel 2020: Marktreife der saisonalen Wärmespeicher
Solarthermie2000plus: Arbeitskreis Langzeit-Wärmespeicher Wirtschaftlich-technische Programmbegleitung Forschungspartner IGS, Uni Braunschweig ITW, Uni Stuttgart ZAE Bayern, Garching AK Langzeit-Wärmespeicher ILEK, Uni Stuttgart Thermo- und Fluiddynamik, TU Ilmenau TT, TU Chemnitz Ing.-büro Lichtenfels, Keltern PKi, Stuttgart HGC, Hamburg EGS-Plan, Stuttgart GTN, Neubrandenburg Dr. Sanner, Lahnau
Fördergrenzkosten in Solarthermie2000plus Grenzkosten der Solarwärme [Cent/kWh] 45 40 35 30 25 20 15 10 5 Kollektorfläche: 100 m² 200 m² 500 m² 1.000 m² 2.000 m² 5.000 m² 10.000 m² Absoluter oberer Grenzwert Basis: Neubau Wohngebäude (- siedlung) mit spezif. Heizenergiebedarf von ca. 65-85 kwh/(m² WF a); Kollektoren in/auf Schrägdach 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Deckungsanteil am gesamten Wärmebedarf des Gebäudes bzw. der Siedlung [%]
Übersicht der Pilotanlagen aus Solarthemie-2000 / 2000plus Hamburg (1996) Friedrichshafen (1996) Neckarsulm (1997) 14,800 m² Wohnfläche, 3,000 m² Flachkollektor, 4,500 m³ Heißwasser 33,000 m² Wohnfläche, 4,050 m² Flachkollektor, 12,000 m³ Heißwasser 25,000 m² Nutzfläche, 5,300 m² Flachkollektor, 63,300 m³ Erdwärmesonden Steinfurt (1998) Rostock (2000) Hannover (2000) 3,800 m² Wohnfläche, 510 m² Flachkollektor, 1,500 m³ Kies/Wasser 7,000 m² Wohnfläche, 1,000 m² Solar-Roof, 20,000 m³ Aquifer 7,365 m² Wohnfläche, 1,350 m² Flachkollektor, 2,750 m³ Heißwasser Chemnitz, 1. BA (2000) Attenkirchen (2002) Im Bau 4,680 m² Nutzfläche, 540 m² Vakuum-Röhren, 8,000 m³ Kies/Wasser 6,200 m² Wohnfläche, 800 m² Solar-Roof 9,850 m³ Hybrid- Wärmespeicher 2007: München Crailsheim Eggenstein- Leopoldshafen
Zusammenfassung und Perspektiven Ziel 2020: Marktreife der saisonalen Wärmespeicher für hohe solar Deckungsanteile und Abwärmespeicherung Materialien und Konstruktionen, die dauerhaft der hohen Belastung von bis zu 95 C heißem Wasser(dampf) standhalten Zwei Entwicklungslinien: Großvolumige Wärmespeicher über 1000 m³ und Pufferspeicher zwischen 5 und 500 m³. Havariesicherheit der gesamten Speicherkonstruktion Mehrfachnutzen von Wärmespeichern Integraler Planungsprozess, branchenübergreifend